Система единиц измерения , также известная как система единиц или система измерения , представляет собой совокупность единиц измерения и правил, связывающих их друг с другом. Системы измерения исторически были важны, регламентировались и определялись для целей науки и торговли. Примерами использования являются Международная система единиц или СИ (современная форма метрической системы ), Британская имперская система и Обычная система Соединенных Штатов .
В древности системы измерений определялись локально: различные единицы могли определяться независимо в соответствии с длиной большого пальца царя или размером его ноги, длиной шага, длиной руки или, может быть, весом воды в бочонке определенного размера, возможно, определяемого в ладонях и костяшках пальцев . Объединяющей характеристикой является то, что существовало некоторое определение, основанное на некотором стандарте. В конце концов локти и шаги уступили место «традиционным единицам», чтобы удовлетворить потребности торговцев и ученых.
Предпочтение более универсальной и последовательной системе распространялось постепенно с ростом международной торговли и науки. Изменение системы измерения имеет издержки в краткосрочной перспективе, что часто приводит к сопротивлению такому изменению. Существенная выгода перехода к более рациональной и согласованной на международном уровне системе измерения была признана и продвигалась учеными, инженерами, бизнесменами и политиками и привела к тому, что большая часть мира приняла общепринятую метрическую систему.
Французская революция дала начало метрической системе , которая распространилась по всему миру, заменив большинство привычных единиц измерения. В большинстве систем длина (расстояние), масса и время являются базовыми величинами .
Позже научные разработки показали, что электромагнитная величина, такая как электрический заряд или электрический ток, может быть добавлена для расширения набора базовых величин. Гауссовы единицы имеют только длину, массу и время в качестве базовых величин, без отдельного электромагнитного измерения. Другие величины, такие как мощность и скорость , выводятся из базовых величин: например, скорость — это расстояние за единицу времени. Исторически для одного и того же типа величины использовался широкий диапазон единиц. В разных контекстах длина измерялась в дюймах , футах , ярдах , саженях , родах , чейнах , фарлонгах , милях , морских милях , стадиях , лигах с коэффициентами пересчета, которые не основывались на степени десяти.
В метрической системе и других современных системах основные соотношения между величинами, выраженные формулами физики, такими как законы движения Ньютона , используются для выбора небольшого числа основных величин, для каждой из которых определена единица, из которой могут быть получены все остальные единицы. Вторичные единицы (кратные и дольные) выводятся из этих основных и производных единиц путем умножения на степени десяти. Например, если единицей длины является метр , то расстояние в 1 метр составляет 1000 миллиметров или 0,001 километра.
В большинстве стран переход на метрическую систему завершен или почти завершен.
Тем не менее, общепринятые единицы измерения США по-прежнему широко используются в Соединенных Штатах и в некоторой степени в Либерии . Традиционные бирманские единицы измерения используются в Бирме с частичным переходом на метрическую систему. Единицы измерения США используются в ограниченном контексте в Канаде из-за большого объема торговли с США. Также широко используются имперские меры и весы, несмотря на юридическое канадское преобразование в метрическую систему.
В ряде других юрисдикций действуют законы, предписывающие или разрешающие другие системы измерений в некоторых или всех контекстах, например, в Соединенном Королевстве, чье законодательство о дорожных знаках , например, допускает знаки расстояния, отображающие только имперские единицы (мили или ярды) [1] , или в Гонконге [2] .
В Соединенных Штатах метрические единицы практически всегда используются в науке, часто в армии и частично в промышленности. Американские общепринятые единицы в основном используются в домохозяйствах США. В розничных магазинах литр (в США пишется как «литр») является общепринятой единицей измерения объема, особенно на бутылках с напитками, а миллиграммы, а не граны , используются для лекарств.
Некоторые другие единицы, не входящие в систему СИ, все еще используются на международном уровне, например, морские мили и узлы в авиации и судоходстве, а также футы для измерения высоты полета самолета.
Метрические системы единиц претерпели изменения с момента принятия первой четко определенной системы во Франции в 1795 году. В ходе этой эволюции использование этих систем распространилось по всему миру, сначала в неанглоязычных странах, а затем и в англоязычных странах.
Кратные и дольные метрические единицы связаны степенями десяти, а их названия образованы префиксами . Эта связь совместима с десятичной системой счисления и вносит большой вклад в удобство метрических единиц.
В ранней метрической системе было две основные единицы: метр для длины и грамм для массы. Другие единицы длины и массы, а также все единицы площади, объема и производные единицы, такие как плотность, были получены из этих двух основных единиц.
Mesures usuelles ( по -французски «обычные меры ») — система измерений, введенная как компромисс между метрической системой и традиционными измерениями. Она использовалась во Франции с 1812 по 1839 год.
Использовалось несколько вариаций метрической системы. К ним относятся гравитационные системы , системы сантиметр-грамм-секунда (cgs), используемые в науке, система метр-тонна-секунда (mts), когда-то использовавшаяся в СССР, и система метр-килограмм-секунда (mks). В некоторых областях техники, таких как автоматизированное проектирование , также используется миллиметр-грамм-секунда (mmgs). [3]
Действующим международным стандартом для метрической системы является Международная система единиц ( Système international d'unités или SI). Это система, в которой все единицы могут быть выражены через семь единиц. Единицами, которые служат в качестве базовых единиц СИ, являются метр , килограмм , секунда , ампер , кельвин , моль и кандела .
Как британские имперские единицы , так и американские традиционные единицы происходят от более ранних английских единиц . Имперские единицы в основном использовались в бывшей Британской империи и Британском Содружестве , но во всех этих странах они были в значительной степени вытеснены метрической системой. Они все еще используются для некоторых приложений в Соединенном Королевстве, но в основном были заменены метрической системой в коммерческих , научных и промышленных приложениях. Однако американские традиционные единицы по-прежнему являются основной системой измерений в Соединенных Штатах . Хотя были сделаны некоторые шаги к метризации (в основном в конце 1960-х и начале 1970-х годов), традиционные единицы имеют прочную позицию из-за обширной промышленной инфраструктуры и коммерческого развития.
Хотя британская имперская и американская традиционные системы тесно связаны, между ними есть ряд различий . Единицы длины и площади ( дюйм , фут , ярд , миля и т. д.) были идентичны с момента принятия Международного соглашения о ярдах и фунтах ; однако США и ранее Индия сохранили старые определения для целей геодезии. Это привело, например, к появлению американского геодезического фута . Единицы массы и веса эвердьюпойс различаются для единиц больше фунта (lb). Британская имперская система использует стоун весом 14 фунтов, длинный центнер весом 112 фунтов и длинную тонну весом 2240 фунтов. Стоун не является мерой веса, используемой в США. В традиционной системе США используются короткий центнер весом 100 фунтов и короткая тонна весом 2000 фунтов.
Наиболее заметное различие этих систем заключается в единицах измерения объема. Американская жидкая унция (fl oz), около 29,6 миллилитров (мл), немного больше имперской жидкой унции (около 28,4 мл). Однако, поскольку в американской пинте 16 американских жидких унций , а в имперской пинте 20 имп. жидких унций, имперская пинта примерно на 20% больше. То же самое касается кварты , галлона и т. д.; шесть галлонов США немного меньше пяти имперских галлонов.
Система эвердьюпойс служила общей системой массы и веса. В дополнение к этому существуют тройская и аптекарская системы . Тройский вес обычно использовался для драгоценных металлов , черного пороха и драгоценных камней . Тройская унция является единственной единицей системы, используемой в настоящее время; она используется для драгоценных металлов. Хотя тройская унция больше своего эквивалента в эвердьюпойс, фунт меньше. Устаревший тройский фунт был разделен на 12 унций, а не на 16 унций на фунт в системе эвердьюпойс. Аптекарская система традиционно использовалась в фармакологии , но теперь ее заменила метрическая система; она разделяла тот же фунт и унцию, что и тройская система, но с другими дополнительными подразделениями.
Естественные единицы — это единицы измерения, определяемые в терминах универсальных физических констант таким образом, что выбранные физические константы принимают численное значение единицы, когда выражаются в терминах этих единиц. Естественные единицы так называются, потому что их определение опирается только на свойства природы , а не на какие-либо человеческие конструкции. Возможны различные системы естественных единиц в зависимости от выбора используемых констант.
Вот некоторые примеры:
Нестандартные единицы измерения, также встречающиеся в книгах, газетах и т. д., включают:
Единица измерения, применяемая к деньгам , называется расчетной единицей в экономике и единицей измерения в бухгалтерском учете. [5] Обычно это валюта, выпущенная страной или ее частью; например, доллар США и цент США ( 1 ⁄ 100 доллара) или евро и евроцент.
ISO 4217 — это международный стандарт, описывающий трехбуквенные коды (также известные как коды валют) для определения названий валют, установленный Международной организацией по стандартизации (ИСО).
На протяжении всей истории использовались многие официальные системы измерения. Хотя они больше не используются официально, некоторые из этих традиционных систем иногда используются в повседневной жизни, например, в кулинарии .
Все еще используется:
